Komponenty karbonátových hornin MATRIX + NESKELETÁLNÍ ALOCHEMY Matrix •Hlavní kategorie: •Mikrit – velikost zrn <4 μm (kryptokrystalinní – mikrokrystalinní karbonát) •Mikrosparit – jemnozrnný kalcit (5 – 30 μm; většinou 5 - 7 μm) •Kalcisiltit (karbonátový prach) – detritický kalcit (2 - 62 μm) Mikrit •Micrite - zkratka „microcrystalline calcite“ •vápnitý kal Mikrit •Vznik: •- Nemořská prostředí - např. pedogenní mikrit, lakustrinní mikrit •- Mořská prostředí - mělkomořská: intertidální, subtidální prostředí (např. tidální koryta, řasové koberce, laguny, platformy, útesy) • - hlubokomořská Mikrit •Automikrit -in-situ (biochemicky a chemicky) •Alomikrit •- post-mortem dezintegrace vápnitých řas a podobných organizmů •- fyzikální a biologická abraze skeletálního materiálu -akumulace pelagického planktonu •Diagenetický mikrit •- cementace a rekrystalizace • Automikrit in-situ (biochemicky a chemicky) Mikritizovaný alochem Mikrobiální mikrit Mikrit tvořený dezintegrovaným vápnitým nanoplanktonem Bioeroze mikrovrtbami Mikrit •Naprostá většina mikritu v moderních mořích – biogenní a bioticky indukovaná tvorba + degradace skeletů (alomikrity) •‘Whitings’ (plující shluky mikritu) – bioticky indukováno ve vodách přesycených k CaCO3 Mikritizace •Proces, při kterém jsou okraje alochemů nebo celé alochemy nahrazeny mikritem •Řízený biologickými i chemickými faktory •Především díky mikrovrtbám různých typů organizmů (houby, bakterie, řasy) •Zastření původní mikrostruktury alochemů postupnou přeměnou v mikrit •Nekompletní mikritizace – kortoidy; kompletní mikritizace – bahamitové peloidy Mikrosparit •Převládá jednotná velikost krystalů (5 - 30 μm) •Mozaikovitá mikrostruktura, stejnoměrný tvar krystalů a jejich hranic, jamky uvnitř krystalů (rozpouštění původních arag.jehliček uzavřených poikilotopickými krystaly kalcitu •Nečistoty mezi krystaly (jíly, organická hmota) •Často tvoří „skvrnky“ uvnitř mikritu Mikrosparit •Vznik: •(1) Rekrystalizace – agradační neomorfizmus mikritu po odejmutí iontů Mg2+ působením sladkých vod nebo reakcí s jíly •(2) Neomorfizmus spojený s cementací a nahrazením (kalcitizací) aragonitového prekurzoru – infiltrace meteorických vod •(3) Neomorfní růst mikrosparitu vlivem podpovrchových fluid, saturovaných vůči kalcitu Kalcisiltit •Drobné detritické kalcitové krystaly (2–63 μm) •Dezintegrace skeletálního materiálu (bioklastický kalcisiltit) •V mělkých i hlubokých mořích Neskeletální alochemy Peloidy •Peloid= •Obecný termín pro polygenetická oválná zrna složená z mikritu •Rozměry v mikronech až milimetrech (<2 mm) •Bez vnitřní struktury •Mohou obsahovat drobné alochemy • •Výskyt v mořských i nemořských vápencích •Negenetický termín (peloidy jsou polygenetické) •Různé typy peloidů – důležitá informace o depozičním prostředí, podmínkách a diagenezi • Peloidy •Odlišnost od ostatních neskeletálních zrn: •Nemají koncentrickou ani radiální stavbu jako ooidy nebo onkoidy •Většinou menší než ooidy a onkoidy • •Menší a zaoblenější než intraklasty, jednotnější tvary, lepší vytřídění, malé rozměry (<200 μm) Peloidy •Mohou být horninotvorné a tvořit peloidové vápence nebo jsou pouze vedlejší komponentou •Vyskytují se jako izolovaná nebo amalgamovaná zrna •V chuchvalcovité stavbě (clotted structure) •U obou mikrobiální původ • • Peloidy •Hojné v tropických mělkomořských tidálních a subtidálních karbonátech a v útesech/kupách •Také hojné v hlubších prostředí svahu •Vzácné v netropických vápencích Fekální peloidy (fekální pelety) •Protáhlé, oválné, běžně menší než nefekální peloidy •Vnitřní stavba homogenní (vzácně inkluze biodetritu či křemene) •Tmavší okraj peletů v procházejícím světle – vysoký obsah organické hmoty nebo sulfidů železa •Výskyt často v izolovaných hnízdech v bioturbovaných vápencích •Parautochtonní výskyty jsou většinou středně až velmi dobře vytříděné Fekální peloidy (fekální pelety) •Tropická marinní i nemořská prostředí •Nejběžnější v subtidálních a intertidálních zónách platforem a ramp, s nízkou energií vlnění a omezenou sedimentační rychlostí •Fosilizace měkkých částic potřebuje bakteriální rozklad organického slizu a cementaci aragonitem nebo Mg-kalcitem •K litifikaci dochází hlavně v mělkých teplých vodách přesycených k CaCO3 (např. vnitřní části platforem) Peloidy •Nemořské fekální pelety •v jezerech (např. drobní korýši) •v pedogenních karbonátech (např. červy jako žížaly atd.; případně se jedná o precipitáty kolem kořenů a jejich vlásečnic) Řasové peloidy •Dezintegrace vápnitých řas (zelených+červených) a kalcimikrobů •Koncový produkt postupné abraze řasových elementů (větevnatých, nodulárních a laminárních kolonií) •Bezstrukturní, často nestejnoměrné (od zaoblených po ostrohranné), místy se zachovanými řasovými strukturami • •Velmi běžné šelfových karbonátech staršího paleozoika •Vznik z kalcimikrobů Girvanella Řasové peloidy Mikrobiální peloidy (bentické peloidy) •růst in situ na mořském dně •Vznik peloidální stavby základní hmoty •Typická je chuchvalcovitá stavba (clotted structure) Mikrobiální peloidy •Mikrobiální koberce v salinách, slaných jezerech a v intertidálním prostředí •Oválné autochtonní peloidy vzniklé biochemickou precipitací spuštěnou mikrobiální aktivitou spojenou s rozkladem organické hmoty •Výskyt v mikrodutinkách Bioerozní peloidy •Vznik vrtavou činností do karbonátů či skeletů •Bioerodují např. endolitické porifery v tropických a mírných oceánech •Leptání povrchu karbonátových částic – uvolňování mikritových šupine •Již od kambria, hojné od mesozoika, velmi hojné v současnosti •Dalšími bioerozními činiteli jsou gastropodi nebo echinoidi Kalové peloidy •Různé tvary, často špatné vytřídění •Výskyt v čočkách či laminách •Vznik přepracováním litifikovaných karbonátových kalů a mikritových klastů •V podstatě se jedná o drobné opracované intraklasty Jádrové peloidy •Peloidy vzniklé coby vnitřní jádra fosilií •Schránka je rekrystalizována a zbyde vnitřní mikrit •Tenkostěnní ostrakodi, mlži, foraminifery … Mikritizovaná zrna (bahamitové peloidy) •Izolované i složené peloidy •Vznik intenzivní mikritizací bioklastů nebo ooidů – ztráta původní vnitřní struktury •Zaoblené •V asociaci s agregátovými zrny, ooidy a mikritickými intraklasty •Obecně větší než řasové/mikrobiální peloidy •V současnosti známé z Baham http://www.geology.cz/bulletin/fulltext/1206_berkyova.pdf Peletoidy •Silně mikritizovaná zrna •Občas reziduální struktury •Často amalgamované a mají difúzní okraje •Odlišení od bahamitových peloidů je velmi obtížné Precipitované peloidy •Inorganicky a organicky indukovaná precipitace velmi drobných (20–60 μm) peloidů uvnitř sparitu, který vyplňuje dutiny •Běžné v cementech z Mg-kalcitu Význam peloidů •Peloidální vápence – mělká moře, ale mohou být redeponovány hlouběji do pánve (tempestity, kalciturbidity) •Peloidální vápence typu grainstone – omezené množství bioklastů nebo jen speficiká biota (ostrakodi, bentické foraminifery, zelené řasy) = nevhodné podmínky pro biotu (salinita, substrát), krom mikrobů •Peloidální vápence typu packstone a wackestone s hojnými fekálními peletami a bioturbacemi = vhodné podmínky pro biotu (živiny, O2) •nízká energie, chráněné prostředí Kortoidy •Z latinského cortex = kůra •Bioklasty, ooidy, litoklasty nebo peloidy s výrazným mikritickým lemem – obálkou •Mikritická obálka není laminovaná Kortoidy •Vznikají částečnou mikritizací za účasti fotosyntetizujích i nefotosyntetizujících organizmů •Destruktivní a konstruktivní procesy při rozhranní sediment-voda • Destruktivní kortoidy •(a) metabolické produkty mikroendolitických organizmů vedou k biochemickému rozpouštění skeletálních alochemů – mikrovrtby (< 1 μm) jsou kolonizovány sinicemi, řasami nebo houbami • (kolonizace v řádu dnů; konzumace zrna v několika týdnech) •(b) Odumření mikrovrtavých organizmů a uvolnění vrteb •(c) Růst mikritického nebo Mg-kalcitového cementu uvnitř vrteb (precipitace karbonátu spuštěna rozkladem bakteriální organické hmoty) • •Kolonizace v řádu dnů; konzumace zrna v několika týdnech •Časté opakování vede k tvorbě mikritické obálky •Hojné v mělkých mořských vodách s vyšší energií, ale vyskytují se i v limnickém prostředí Konstruktivní kortoidy •Precipitace mikritu kolem vláken epilitických řas a sinic •Bez destrukce a nahrazení původního zrna •Přidání/obalení mikritem •Prostředí s nízkou energií případně až mělké pohřbení Kortoidy •Náchylnost skeletálních alochemů k mikritizaci se liší skupinu od skupiny •Příklad ze siluru - klesající náchylnost k mikritizaci: trilobiti, ostrakodi, mechovky, koráli, tentakuliti •Mikritové obálky jsou relativně dost odolné proti rozpouštění a chrání tak zrna před zničení a přispívají tak k jejich zachování (alespoň ve formě jader) Onkoidy •Onchos (řec.) = hlíza •Hlízovitá povlečená zrna tvořená mikroby, řasami a dalšími enkrustujícími organizmy •mm – cm rozměry •mikritický cortex (kůra) nerovnoměrně koncentrické a překrývajcí se laminy kolem bio- nebo litoklastického jádra + enkrustující epibionti •Onkolity – horniny tvořené převládajícími onkoidy Onkoidy •Běžná složka platformních, útesových a svahových karbonátů •Dobré indikátory paleoenvironmentálních a klimatických podmínek • • • Onkoidy •1) onkoidy (zelené řasy, kalcimikroby, bentické foraminifery) •2) rhodoidy (rodolity – červené řasy) •3) makroidy (foraminifery, mechovky) • • Onkoidy •Onkoidy se liší od kortoidů větší mocností mikritického povlaku a množstvím zachovaných struktur po sinicích, řasách a foraminiferách, mechovkách •Onkoidy jsou řádově větší než ooidy a mají nestejnoměrné koncentrické laminy •Onkoidy jsou většinou mnohem větší než jakékoli jiné neskeletální alochemy Ooidy •Karbonátová (kalcit i aragonit) i nekarbonátová (Fe oxidy) povlékaná zrna •Sférický / eliptický / nestejnoměrný tvar •Nukleus (jádro) a vnější kortex (obal/kůra) Důležitým popisným znakem je poměr nukleus/koretex •Menší než 2 mm, většinou rozsah mezi 0,5 – 1 mm • Ooidy •Samostatné ooidy •Složené (komplexní) ooidy – polyooidy •v jádru jeden či více ooidů slepených dohromady obalených novějším kortxem • • •Samotný tvar a velikost často závisí na tvaru a velikosti jádra Ooidy •Mikrostavby, mineralogie, množství a velikosti ooidů odrážejí fyzikální a chemické podmínky depozičního prostředí •Mořské i terestrické •Proxy vodní energie, teploty a salinity •Velikost je řízena rychlostí růstu (mikrobiální produkce/indukce produkce karbonátu), mobilizací (proudění/vlnění) a s ní spojenou abrazí •Maximílní velikosti ooidů kolem 1 mm ukazují na rovnováhu mezi růstem a abrazí • •!dnes vznikají ooidy na Bahamách v turbulentním prostředí – nemusí být však analogií všem typům fosilních ooidů •!často bývá podceňována jejich redepozice Ooidy •Dříve panoval názor o inorganickém původu ooidů •Dnes mnoho dokladů o biotickém (mikrobiálním) původu •Nutností pro růst ooidů je přesycení vody CaCO3 Ooidy •Ooidy jsou oproti onkoidům mnohem menší (řádově) a mají stejnoměrné koncentrické laminace •Od kortoidů se mikritické ooidy liší relativně vysokou sféricitou (výjimkou jsou několikačetné ooidy, z nichž má ale opět každý základ s vysokou sféricitou) a jádra kortoidů bývají mnohem větší oproti relativně nízkým mocnostem kortexu Koncentrické (tangenciální) ooidy •běžně aragonitové •Průměrná mocnost laminy kortexu je 1–3 μm •Mocnost kortexu je řízena hydrodynamikou •Drobná jádra mají silnější povlečení – lépe se dostávají do pohybu •Větší jádra mají slabší povlečení – méně se pohybují • Koncentrické (tangenciální) ooidy •Normální ooidy - kortex má stejnou nebo větší mocnost ne polovina průměru ooidu •Superficiální ooidy –mocnost kortexu menší než polovina průměru ooidu – často pouze jedna nebo dvě laminy (typické pro bahamitové ooidy) •Kompozitní ooidy • • Radiálně vláknité ooidy •Radiálně uspořádané krystaly (Mg-kalcit a aragonit •Laminy mají průměrně kolem 0,3 mm •Primární radiální stavba x diagenetická radiální stavba (ta protíná koncetrické laminy) • Mikritické ooidy •Nukleus a mikritický kortex s nezřetelnou koncentrickou stavbou •Mikritická stavba může být jen v určitých laminách nebo může být kompletní •Často vznikají z aragonitových ooidů mikritizací in-situ •Mikritizace mikrobioerozními organizmy nebo rekrystalizací • • Ooidy •Nukleus může být litoklast, peloid, peleta, skeletální alochem nebo minerál (často křemen) •Fekální pelety bývají nuklei ooidů z nízkoenergického prostředí •Mikritizované zaoblené alochemy v nukleích ukazují na vysokoenergické prostředí • Ooidy •Přesný způsob vzniku jednotlivých ooidů je dodnes nejasný •Většina (neredeponovaných) ooidů je v uloženinách mělkých vod s periodickým pohybem vody (vlněním, proudy) •Další prerekvizity: minimální klastický přínos, vyšší teploty (tedy běžné v nízkých šířkách izolovaných platforem) Ooidy •Pro formování ooidů je potřeba: •Přítomnost nukleí •Pohyb dnového sedimentu a vody (obnova vod, nestagnující vody) •CaCO3 supersaturované vody •Minimum degradačních procesů Ooidy •Autochtonní ooidy – vzácná či chybějící abraze, nízké vytřídění (výskyt velkých ooidů) •Alochtonní ooidy – abraze, dobré vytřídění •Nízkoenergické prostředí – dominance radiálních ooidů a nesymetrických tvarů •Sladkovodní ooidy – mají mimořádně nepravidelné tvary a jsou běžně tangenciální nebo mikrosparitické •Ooidy vzniklé v hypersalinních podmínkách: převaha radiálních ooidů Oolity •Horniny tvořené převážně ooidy •Facie hostící více jak 50% světových zásob uhlovodíků • •Význam při regionálních korelacích •Oolity jsou dobré „marker beds“ • Agregátová zrna •Ooidy, bioklasty a jiné alochemy či klasty spojené k sobě biofilmem, enkusrtujícími organizmy nebo aragonitovým či Mg-kalcitovým cementem •Nestejnoměrný tvar, lalokovité průřezy •Rozměry mezi 0,5 – 2 mm •Často silná mikritizace znesnadňuje rozlišení mezi agregátovými zrny a intraklasty • Agregátová zrna •Nejběžnější v mělkých mořských vodách s vlněním a prouděním, které odnese kal, ale ne písčitou frakci •Nejlépe známé příklady – písčité „grapestones“ („hroznovce“) z Baham (až 80% materiálu v místech přechodu mezi oolitickými písčinami a chráněným prostředím s peloidy) •Dále různé mikrobiální hrudky Význam agregátových zrn •Nízko- až středně-energická prostředí/nebo měnící se energie prostředí •Tropická a subtropická prostředí •Nízký přínos živin a nízká sedimentační rychlost •např. izolované platformy •Grainstony s dominantním zastoupením agr.zrn: charakteristické pro platformy během depozičního traktu vysoké hladiny (viz sekvenční stratigrafie v pozdějších přednáškách) Intra-, extra- a litoklasty •Redepozice materiálu preexistujících karbonátových hornin •V mořském i nemořském prostředí •Přpracování a redepozice se může odehrát téměř současně se sedimentací (při rané cementaci) nebo až mnohem později •Často mohou být v (extra)klastickém materiálu zaznamenány sekvence, které již neexistují (byly úplně erodovány) Intra-, extra- a litoklasty •intraklast – karbonátový fragment litifikovaného nebo částečně litifikovaného sedimentu (firmground) • - erodovaný penekontemporárně k sedimentaci uvnitř pánve a redeponovaný na velmi malou vzdálenost (či je téměř na místě) •extraklast – fragment karb.sedim. transportovaný z místa eroze mimo pánev nebo ze stejné pánve, ale z mnohem starších sedimentů • •litoklast – fragment horniny (nevíme zda je z pánve či nikoli) •(= kalciklast – fragment karbonátové horniny) Intra-, extra- a litoklasty •Intertidální prostředí –vysychání sedimentu – bahenní praskliny (suchá destičkovitá zpevněná část je pak redeponována) •Intraklasty jsou běžné v mělkomořských sedimentech (vlnově dominantní prostředí / silné tidální proudy) •Grainstone s intraklasty – často tempestity (v podloží a nadloží wackestone) ale mohou být transportovány i po svahu do hlubších částí pánve